一种多清舱机器人的异步协同控制方法及装置

本发明涉及机器人，具体涉及一种多清舱机器人的异步协同控制方法及装置。

背景技术：

1、随着经济社会和港口自动化水平的提高，现有的技术方案实现了机器人的远程操控，采用云驾驶台进行远程控制清舱机器人，解决了工作人员直接进入舱内清舱的安全性难题，然而在进行清舱作业时，由于散货船有多个船舱，所以需要多个机器人进行清舱作业，以目前的技术来看，在进行清舱作业时，只能一个工作人员操控一个清舱机器人，从而清舱作业需要多个工作人员，不仅消耗大量的人力成本，而且培养一个工作人员需消耗大量的时间成本。因此，现有的清舱机器人的控制方法存在人力成本和时间成本高的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种多清舱机器人的异步协同控制方法及装置，用以解决现有的清舱机器人的控制方法存在的人力成本和时间成本高的技术问题。

2、为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种多清舱机器人的异步协同控制方法，包括：

3、在多个清舱机器人基于预设的起终点按照预设的多约束路径规划算法进行自主作业时，确定清舱机器人在自主作业过程中的效能评价结果、风险评价结果和路径规划评价结果；

4、对所述效能评价结果、所述风险评价结果和所述路径规划评价结果进行加权求和，得到总评价结果，基于所述总评价结果确定所述清舱机器人是否需要从自主作业模式切换至人工操控模式；

5、获取多个清舱机器人的信息，并将需要切换至人工操控模式下的清舱机器人的信息通过主显示屏显示且通过所述主显示屏上的指示灯进行报警，以及将自主作业模式下的清舱机器人的信息通过辅助显示屏显示；所述主显示屏和所述辅助显示屏上均设置有指示灯；

6、获取响应于人工操控模式下的清舱机器人的信息而输入的控制指令，基于所述控制指令，控制需要切换至人工操控模式下的清舱机器人，从自主作业模式切换至人工操控模式，并控制人工操控模式下的清舱机器人进行作业；所述控制指令是基于如下设备输入：用于调节清舱机器人铲装方式的转换拨杆，用于操作清舱机器人的装载机的操作拨杆，控制清舱机器人方向的方向盘，设置有方向盘中间的用于切换清舱机器人的切换按钮。

7、在一种可能的实现方式中，多清舱机器人的异步协同控制方法，还包括：

8、在确定清舱机器人需要从人工操控模式切换至自主作业模式的情况下，控制指示灯闪烁。

9、在一种可能的实现方式中，每个清舱机器人的信息，包括：清舱机器人在不同方位的图像、激光点云信息、轨迹信息、机器人状态参数信息和环视界面信息。

10、在一种可能的实现方式中，所述多约束路径规划算法，包括：

11、对船舱地图进行栅格化处理，以将所述船舱地图按照可行区域、货物区域、非作业区域和工作人员区域进行划分；

12、在确定所述船舱地图进行栅格化处理后不存在工作人员区域的情况下，将所述货物区域添加到open表中，并确定open表中的父节点且将所述父节点的目标范围内除去非作业区域之外其他节点中，最小评价函数值对应的节点添加到close表中，直至添加到close表中的节点为目标节点；

13、在确定所述船舱地图进行栅格化处理后存在工作人员区域的情况下，确定open表中的父节点且将所述父节点的目标范围内除去非作业区域和工作人员之外其他节点中，最小评价函数值对应的节点添加到close表中，直至添加到close表中的节点为目标节点；所述目标节点，为所述清舱机器人的终点或者周围没有所述可行区域的父节点；

14、基于close表中的节点确定所述清舱机器人的行驶路径，并基于所述行驶路径控制自主作业模式下的清舱机器人行驶。

15、在一种可能的实现方式中，确定最小评价函数值所采用的评价函数，是基于a*算法中所述清舱机器人的铲装效率相关的启发函数和代价函数确定；

16、所述启发函数是基于所述清舱机器人的起点和终点确定；

17、所述代价函数是基于对物料代价函数、清舱机器人运动状态代价函数和清舱机器人运动环境代价函数进行加权求和得到；

18、对物料代价函数、清舱机器人运动状态代价函数和清舱机器人运动环境代价函数进行加权求和，包括：

19、获取所述物料代价函数、所述清舱机器人运动状态代价函数和所述清舱机器人运动环境代价函数对应的判断矩阵；

20、对所述判断矩阵中每一行的各元素乘积依次进行开立方处理、归一化处理和归一化处理，得到每一行的特征值；

21、确定每一行的特征值对应的最大特征根，基于每一行的最大特征根，确定物料代价函数权重、清舱机器人运动状态代价函数权重和清舱机器人运动环境代价函数权重；

22、基于所述物料代价函数权重、所述清舱机器人运动状态代价函数权重和所述清舱机器人运动环境代价函数权重，对所述物料代价函数、所述清舱机器人运动状态代价函数和所述清舱机器人运动环境代价函数进行加权求和。

23、在一种可能的实现方式中，所述基于close表中的节点确定自主作业模式下的清舱机器人的行驶路径，包括：

24、将close表中目标节点段的中间节点去除，得到剩余节点；

25、基于所述剩余节点，确定自主作业模式下的清舱机器人的行驶路径；

26、其中，所述目标节点段，为至少三个节点共线的节点段，或者三个不共线节点且首尾节点连线上没有障碍物的节点段。

27、在一种可能的实现方式中，所述基于所述剩余节点，确定自主作业模式下的清舱机器人的行驶路径，包括：

28、基于所述剩余节点中当前节点，与上一优化点、当前优化点及下一优化点之间的关系，确定所述当前优化点的位置表达式以及所述下一优化点的位置表达式；

29、基于所述当前优化点的位置表达式以及所述下一优化点的位置表达式，确定所述当前节点与所述当前优化点之间的偏离程度，以及所述当前优化点与所述下一优化点之间的距离；

30、基于所述当前节点与所述当前优化点之间的偏离程度，以及所述当前优化点与所述下一优化点之间的距离，进行路径平顺处理，确定自主作业模式下的清舱机器人的行驶路径。

31、在一种可能的实现方式中，所述评价函数是基于将所述启发函数、所述代价函数和安全距离函数进行累加得到；

32、所述安全距离函数是基于所述清舱机器人在可行区域的节点周围是否存在障碍物确定。

33、在一种可能的实现方式中，控制自主作业模式下的清舱机器人自主行驶，还包括：

34、基于所述清舱机器人的斗量确定所述清舱机器人的第一速度约束；

35、基于所述非作业区域确定所述清舱机器人的第二速度约束；

36、基于所述清舱机器人的行驶方向变化确定所述清舱机器人的第三速度约束；

37、在所述清舱机器人行驶过程中，基于所述第一速度约束、所述第二速度约束和所述第三速度约束，对自主作业模式下的清舱机器人的速度进行控制。

38、另一方面，本发明还提供一种多清舱机器人的异步协同控制装置，包括：

39、评价结果确定模块，用于在多个清舱机器人基于预设的起终点按照预设的多约束路径规划算法进行自主作业时，确定清舱机器人在自主作业过程中的效能评价结果、风险评价结果和路径规划评价结果；

40、模式选择模块，用于对所述效能评价结果、所述风险评价结果和所述路径规划评价结果进行加权求和，得到总评价结果，基于所述总评价结果确定所述清舱机器人是否需要从自主作业模式切换至人工操控模式；

41、显示模块，用于获取多个清舱机器人的信息，并将需要切换至人工操控模式下的清舱机器人的信息通过主显示屏显示且通过所述主显示屏上的指示灯进行报警，以及将自主作业模式下的清舱机器人的信息通过辅助显示屏显示；所述主显示屏和所述辅助显示屏上均设置有指示灯；

42、控制模块，用于获取响应于人工操控模式下的清舱机器人的信息而输入的控制指令，基于所述控制指令，控制需要切换至人工操控模式下的清舱机器人，从自主作业模式切换至人工操控模式，并控制人工操控模式下的清舱机器人进行作业；所述控制指令是基于如下设备输入：用于调节清舱机器人铲装方式的转换拨杆，用于操作清舱机器人的装载机的操作拨杆，控制清舱机器人方向的方向盘，设置有方向盘中间的用于切换清舱机器人的切换按钮。

43、采用上述实现方式的有益效果是：一个人可以同时通过主显示屏和辅助显示显示的信息，对多个清舱机器人进行操作，人工操作模式下的机器人，通过人工输入的控制指令控制清舱机器人，按照人工设定的步骤行驶，自主作业模式下的清舱机器人，不需要人工的干预，就可以实现自主作业，实现了一个人操作多台清舱机器人的方法，多台清舱机器人的自动化操作减少了对人工干预的需求，大大降低了人力成本。一名操作人员可以同时监控和控制多台机器人，有效提高了工作效率，解决了现有的清舱机器人的控制方法存在的人力成本和时间成本高的问题。